关于活塞式压力计的探讨

关于活塞式压力计的探讨

岳建疆

岳建疆(山东聊城市计量测试所252000)

［摘要］我国各生产厂家生产的压力计专用砝码，其质量一般是按标准重力加速度（9.80665m/s2）计算后制作的。但是各地的重力加速度都不同，同一台压力计的一组专用砝码，在不同地区使用时，所得到的压力值也不相同，甚至会严重影响压力计的准确度。

［关键词］压力计活塞式探讨

二等活塞式压力计是由专用砝码直接作用在活塞上的活塞式压力计，在计量检定单位作为二等标准检定精密压力表使用。新购置的活塞式压力计在使用之前都要经检定合格，但是在使用中有时还会存在示值不准确、重复性超差等问题。这是因为活塞式压力计受到重力加速度影响、空气浮力影响、温度影响和活塞有效面积随压力改变的误差修正等几个方面的影响。在实验室条件下，空气浮力影响、温度影响可以忽略不计，对于重力加速度的影响、活塞有效面积随压力改变的误差修正则是必须考虑的。

一、重力加速度影响的修正

我国各生产厂家生产的压力计专用砝码，其质量一般是按标准重力加速度（9.80665m/s2）计算后制作的。我国幅员辽阔，各地的重力加速度都不同，同一台压力计的一组专用砝码，在不同地区使用时，所得到的压力值也不相同，甚至会严重影响压力计的准确度。如在上海新购置一台压力计，其专用砝码的质量是按标准重力加速度计算后制作的，若不作重力加速度修正而在山东使用，将引起±0.157%的误差。因此，新购置的压力计必须进行重力加速度的修正。

重力加速度与所在地的海拔高度、地理纬度有关，可用式（1）计算。

gφ=9.80665×(1-0.00265cos2φ)1+2HR

式中:gφ——压力计使用地点重力加速度（m/s2）

R——地球半径，R=6371×103计算

H——测量地点的海拔高度（m）

φ——压力计使用地点的地理纬度

若按gA修正的压力计砝码移至B地（重力加速度为gB）,使用时，两地测得的压力值有如下关系：

PA=PBgAgB

这就是说，用同一组专用砝码在A地测得的压力值PA是在B地测得的压力值PB的gA/gB倍。压力计在两地测得的压力比等于两地的重力加速度之比。

二、活塞有效面积随压力改变的修正值

活塞有效面积随压力的总改变量方程为：△A=AβP0

对于测量上限为6Mpa以下的活塞压力计，因被测量力较小，活塞有效面积的改变也小，压力计的准确度已经包含这项误差，可不修正。而对于量限为25Mpa以上的压力计，此项误差必须进行修正。

测量上限为25Mpa的压力计，活塞的变形量为：

△A=A（2.75×10-6×25）=0.000069A

其相对误差为：

δA=△A/A=±0.007%

式中：A——活塞的有效面积标称值0.2cm2

测量上限为250MPa的压力计活塞变形量为：

△A=A(2.75×10-6×250)=0.00069A

其相对误差为：

δA=△A/A=±0.069%

式中：A——活塞有效面积标称值0.05cm2

根据GB6863—1986《活塞压力计》国家标准规定：测量上限为（25-60）MPa的压力计，由于活塞受压变形需对砝码质量进行修正，其计算公式为：

m1=ρA1g1+ρbρc(1+βρj)

式中：ρj—测量上限的一半。这个计算式不要求砝码按编号顺序使用，给检定带来方便。

测量上限为250Mpa压力计，有于活塞受压变形对砝码质量进行修正，其计算式为：

m1=ρA1g1+ρbρc(1+βρj)(1+2βpn)

式中：p——10Mpa，

g——压力计使用地点的重力加速度m/s2

n——砝码顺序号的数值。

起始压力计按不变形压力计砝码质量计算式计算，使用时按砝码顺序号使用。

综合以上的讨论，活塞压力计示值受重力加速、空气浮力、温度和活塞受压力变形等影响的修正量可以分别修正，也可以按照下式进行总的修正：

P=(m0+m1+m2+……)1-ρbρcgA01+(α1+α2)(t-20)·β·p0·9·9.90665

式中：P0——在20℃时活塞不变形情况下的压力值（MPa）,且

p0=m0+m1+m2……A01-ρbρcg9.90665

式中：A0—在20℃时，不变形的活塞有效面积（m2），其余符号意义同前。